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[IT뉴스]에너지연, '이중 섬유 구조' 이차전지용 건식 전극 제조 기술 개발...내구성·성능 모두 잡아

온카뱅크관리자

2025-12-03 09:17:28

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="9561C8KpEc">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3618ec6344fca2df98e77bad05334f4cfa371b822e9c8d7fba8ca203857f62a2" dmcf-pid="21Pth69UIA" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="에너지연 연구진이 개발 전극을 활용해 파우치형 전지를 제조하고 있다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/03/etimesi/20251203091050729kity.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="bIVHm2ztIE" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/03/etimesi/20251203091050729kity.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            에너지연 연구진이 개발 전극을 활용해 파우치형 전지를 제조하고 있다.
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="59851d6903805327ae2aefd931f93aca211be2f0114ef1a9fb7f27e5d68bab18" dmcf-pid="VtQFlP2urj" dmcf-ptype="general">한국에너지기술연구원(원장 이창근)은 소속 송규진 박사와 이권형 케임브리지대 박사, 김태희 울산대 교수 공동 연구진이 기존 이차전지 전극 제조 공정 한계를 극복한 새로운 건식 이차전지 전극 제조 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="58ec83de6b9149c93d8b4de7a12eb506aeeed29c507cb8af415687878317f330" dmcf-pid="fXjVFNiPDN" dmcf-ptype="general">개발 기술은 전극 내부에 가느다란 실과 굵은 밧줄 형태 섬유 구조를 동시에 형성하는 '이중 섬유' 구조 건식 제조 공정이다. 기존 건식 공정의 낮은 혼합 강도, 성능 저하 문제를 한 번에 해결했다.</p>
          <p contents-hash="2bd5631d357a99dcfba41fb6a56e8aa0c403ef59ffe4337bf85857355ceb2d84" dmcf-pid="4ZAf3jnQOa" dmcf-ptype="general">이차전지 전극 제조 방식은 용매 사용 여부에 따라 습식 공정과 건식 공정으로 나뉘는데, 건식 공정은 용매를 사용하지 않아 공정 속도가 빠르고 환경오염과 에너지 사용을 줄일 수 있다는 장점이 있다.</p>
          <p contents-hash="e77943e1aaeacb61ef63858b4b59738e297a1160de643d75495e6ba4b7e3dc40" dmcf-pid="85c40ALxmg" dmcf-ptype="general">하지만 바인더(이차전 전극 재료가 형태를 이루도록 붙잡는 고분자)를 녹일 용매가 없어, 섬유처럼 늘어나 재료를 물리적으로 붙잡는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)처럼 제한적인 소재의 바인더만 사용할 수 있다. 이에 기존 건식 공정에서는 전극 재료를 균일하게 혼합하기 어렵고, 혼합 강도가 낮아 배터리 성능·내구성이 떨어졌다.</p>
          <p contents-hash="e57079b5ff8a607d58c0032cba92b50f12d048fe130778602c7b0f6f63a6aad2" dmcf-pid="61k8pcoMso" dmcf-ptype="general">연구진은 기존 PTFE 바인더 소재를 바꾸는 대신, 동일 소재 물리 구조를 제어해 '이중 섬유' 구조 PTFE 바인더를 구현했다.</p>
          <p contents-hash="eae7594ac1d3b0df57785f62e99a0495db6c000f517139529ef541f0347782a7" dmcf-pid="PtE6UkgROL" dmcf-ptype="general">바인더 투입 방식을 한 번에서 두 번으로 나눈 독창적인 다단 공정을 설계했다. 먼저 소량의 바인더를 투입해 1차 혼합을 수행함으로써 활물질·도전재를 촘촘하게 연결하는 실 형태 섬유망을 형성했다. 이후 2차 혼합을 진행해 기존 섬유망이 유지된 상태로 밧줄 형태 섬유 구조가 추가 형성되도록 했다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="de7de87e5cdd70c39fd42fefa3cde96ef865957527a7bfd1ba04b3a9c24dd71e" dmcf-pid="QFDPuEaemn" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="개발한 기술로 제조한 파우치형 전지. 위는 리튬금속 음극적용 전지, 아래는 흑연음극 적용 전지." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/03/etimesi/20251203091052060ktyz.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="KqizGJQ9mk" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/03/etimesi/20251203091052060ktyz.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            개발한 기술로 제조한 파우치형 전지. 위는 리튬금속 음극적용 전지, 아래는 흑연음극 적용 전지.
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="cf8d6f611de01e87f5ff0a136d174b10d67300ce53590134bce4bfe568c91273" dmcf-pid="x3wQ7DNdri" dmcf-ptype="general">실 섬유망은 구성 물질들을 균일 분산시켜 반응을 균일하게 하고 배터리 성능을 향상시키는 역할을 한다. 밧줄 섬유는 전극 전체를 단단하게 묶어 전극 강도와 기계적 안정성을 크게 높이고 내구성을 강화한다.</p>
          <p contents-hash="366c8c46f8743d6d0e6bca9fe9d33f2f89d22efd69f5b01ad9817fe00ec6d9f1" dmcf-pid="yaBTkq0HrJ" dmcf-ptype="general">연구진이 개발한 건식 전극은 제곱센티미터당 10.1 밀리암페어시(㎃h/㎠)의 높은 면적당 용량을 기록했다. 이를 적용한 파우치 형태 리튬 음극 배터리셀은 킬로그램당 349와트시(Wh/㎏) 에너지밀도를 달성해 상용 전극(250와트시 내외)보다 약 40% 향상된 수치를 보였다. 또 흑연 음극을 적용한 파우치셀은 ㎏당 291Wh 에너지밀도를 구현해 동일 조건 습식 공정 대비 약 20% 높은 수치를 나타냈다.</p>
          <p contents-hash="dafcdb3f23b154b37d911619947169b793be48154a5dee6657d0ba11aa894b3a" dmcf-pid="WNbyEBpXsd" dmcf-ptype="general">송규진 박사는 “이번 연구는 건식 전극 핵심 난제였던 전기화학적 균일성과 기계적 내구성을 동시에 해결할 수 있는 독자적인 공정 기술을 확립했다는 데 큰 의미가 있다”며, “이차전지 산업의 가격 경쟁력 제고는 물론, 높은 에너지 밀도를 필요로 하는 전기자동차, 에너지저장장치(ESS) 등에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="1ba256d5ffc11f7856f585c7e1d63508abee93313595802bd9e369b419540ee2" dmcf-pid="YjKWDbUZDe" dmcf-ptype="general">이번 연구 성과는 과학기술정보통신부 '글로벌 TOP 전략연구단 사업'과 '창의형 융합연구사업' 지원을 받아 수행됐으며, '에너지 &amp; 엔바이러멘탈 사이언스' 9월호에 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="ce3ca4163f3c33b2ac48e80529fe111f0f14592fac9f4a1931d7ec8e4ff5e758" dmcf-pid="GA9YwKu5ER" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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